专利名称：多分量力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种力传感器，特别涉及一种用于多力点同时测量的多分量力传感器。
背景技术：
目前对黑色金属、有色金属或非金属制品进行强度测量试验，比较先进的是运用杯突试验机以相应的恒定力，将试样夹紧在压模与垫模之间，并用规定的球形状冲头向试样施加横向冲压力，将试样压入压模内，直至试样出现穿透裂缝为止，此时冲头压入试样的深度即为试样的杯突示值。而影响杯突试验结果的因素主要有试样夹紧力、冲压试验力、冲头位移测深机构以及冲头、压模和垫模的相对位置误差。特别是试样夹紧力，要求四周受力均匀，目前普遍反映杯突试验的试样裂缝出现在压模周边某处，这是夹紧力不均匀而引起，但用于多点静态力同时准确测量的装置目前尚属空白，因此夹紧力的校准也一直无相应的手段解决。我国现行的JJG583-1988杯突试验机检定规程，其检定方法采用间接检定方法，也仅仅是依靠单点的力传感器来间接地获取数据，由于检定的部位与使用状态不一致，无法确定其计量特性，因此导致此检定规程的检测方法无法施行。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有的杯突试验机的夹紧力的校准一直无相应的装置和手段，提供一种多分量力传感器，它能同时通过多个受力点测量杯突试验机的夹紧力，解决杯突试验机的夹紧力的校准问题，并且填补了多点静态力同时准确测量的空白。
本实用新型的目的是这样实现的所述圆环形外壳与设于圆环形外壳内的弹性体的底座连接，弹性体至少有三个分量部，弹性体各分量部的上端面均设有一个凸起的受力点，受力点下方对称地设有四个横向孔，每一侧的两个孔水平并列，对称的孔之间的弹性体壁两面的圆心处各贴有一个电阻应变片，每一分量部的电阻应变片通过导线连接组成一个测量电桥，弹性体各分量部均设有使分量部形成简支梁结构的条形通孔，条形通孔位于两个水平并列的孔的下方。
所述弹性体与底座为整体结构。
所述弹性体的各分量部之间有用于隔离各分量的间隙，该间隙贯穿底座形成穿孔。
所述弹性体的分量部等分360°圆。
所述弹性体的各分量部的长度相等。
所述弹性体的底座下端有用于定位的圆形台阶。
所述各分量部的上端面设置的受力点至弹性体中心的距离相等，受力点对应于对称的四个孔之间。
所述对称的孔之间的弹性体壁在圆周均布有四个通孔。
由于采用了上述方案，所述圆环形外壳与设于圆环形外壳内的弹性体的底座连接，弹性体至少有三个分量部，弹性体的分量部等分360°圆，各分量部的长度相等。弹性体各分量部的上端面均设有一个凸起的受力点，受力点下方对称地设有四个使弹性体上设置电阻应变片处壁厚减小的横向孔，每一侧的两个孔水平并列，对称的孔之间的弹性体壁两面的圆心处各设一个电阻应变片，每一分量部的四个电阻应变片通过导线连接组成一个测量电桥。使本传感器在测量杯突试验机的夹紧力时，杯突试验机的夹紧力通过压膜和垫模着力于弹性体各分量部上的凸起的受力点，通过各受力点作用于所对应的分量部弹性体，并通过由四个电阻应变片组成的测量电桥同时从各个分量部测得所受力的数据，为校准杯突试验机的夹紧力提供准确数值及受力点的方位。尤其是在弹性体各分量部设置的凸起的受力点下方，通过对称地设置四个横向的孔，以及对称的孔之间的弹性体壁在圆周均布有四个通孔，减小弹性体的线性误差和提高弹性体在压力作用下的应变反应的灵敏度。
所述弹性体的各分量部之间有用于隔离各分量的间隙，使测量时各分量之间不相互影响，确保从每个分量测得准确的数值。
所述弹性体各分量部均设有使分量部形成简支梁结构的条形通孔，各分量部形成简支梁结构，便于变形放大计算。
所述的弹性体的底座下端有用于定位的圆形台阶，该底座与套在杯突试验机的垫模上的用于定位的环形套滑动配合，使本多分量力传感器旋转相应的角度进行再次测量时，其同轴度不变。
所述的弹性体以及其下端的底座为一体加工的整体结构，使弹性体受压时只存在受压部位弹性变形，弹性体不产生相对运动，使测量的准确度和可靠性得到保证。
本实用新型结构简单，能对多个受力点同时测量，而且测量准确，性能可靠，并且也可用于对冲压力、挤压力等分布力、多点力的测量。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的一种实施例的结构简图；图2为图1的A-A向视图；图3为本实用新型的另一种实施例的结构简图；图4为本实用新型测试杯突试验机时的位置图。
具体实施方式
参见图1、图2，在圆环形外壳2内设置一个有四个分量部的弹性体11，弹性体11的圆形底座3通过螺栓9紧固连接在圆环形外壳2上。所述弹性体11的四个分量部等分360°圆，各分量部的长度相等，弹性体11的四个分量部之间有用于隔离各分量的间隙7，该间隙7贯穿底座3形成穿孔。所述弹性体11的圆形底座3下端有用于定位的圆形台阶，该底座3与弹性体11为一体加工成型的整体结构。所述弹性体11的各分量部的上端面均设有一个凸起的受力点1，该受力点1中心位于各分量部的纵对称平面。受力点1下方对称地设有四个横向孔5，每一侧的两个孔水平并列。各分量部的受力点1至弹性体11中心的距离相等，受力点1对应于对称的四个孔5之间。对称的孔5之间的弹性体壁厚1mm，该弹性体壁两面的圆心处各贴有一个电阻应变片6，每一分量部的四个电阻应变片6通过导线连接组成一个测量电桥。对称的孔5之间的弹性体壁圆周上均布有四个小通孔4 、10，其中两个孔4位于直径坐标X轴上，两个孔10位于直径坐标Y轴上。弹性体11的各分量部均设有使该分量部形成简支梁结构的条形通孔8，条形通孔8位于两个水平并列的孔5的下方，条形通孔8的长度约大于所并列的两孔的外端之间的距离。由于杯突试验机上下压膜之间的距离十分有限，弹性体11的高度≤30mm最适合，而且弹性体的弹性变形也不能过大，以免改变被测机械的原工作状态。
参见图3，本实施例与上述实施例比较，除弹性体11为三个分量部，三个分量部等分360°圆以外，其余的结构和连接方式均与上述实施例相同。
本多分量力传感器的弹性体11也可根据被测机械的需要设置更多的分量部。
参见图4，用本多分量力传感器测试杯突试验机的夹紧力时，将本多分量力传感器放置在杯突试验机的压模12和垫模13之间，使弹性体11的底座3与套在垫模13上的用于定位的环形套14滑动配合。试验时，杯突试验机的压模12下降，压模12、垫模13之间的夹紧力通过弹性体11的各分量部的受力点1作用于所对应的分量部弹性体，并通过由四个电阻应变片组成的测量电桥同时从各个分量部测得所受力的数据，为校准杯突试验机的夹紧力提供准确数值及受力点的方位。升起压模12，用于定位的环形套14位置不变，将本多分量力传感器旋转一定的角度，此时，各个受力点1的方位发生相应的变化，降下压模12再次施加同样的夹紧力，测量出该角度下的各个分量部所受力的数据。同理，按此方法依次测出不同角度下各个分量部所受的夹紧力，可得出杯突试验机的夹紧力的不均匀性(方位误差)，以此为据，对杯突试验机的夹紧力进行校正。
权利要求1.一种多分量力传感器，包括圆环形外壳(2)以及电阻应变片(6)，其特征在于所述圆环形外壳(2)与设于圆环形外壳(2)内的弹性体(11)的底座(3)连接，弹性体(11)至少有三个分量部，弹性体(11)各分量部的上端面均设有一个凸起的受力点(1)，受力点(1)下方对称地设有四个横向孔(5)，每一侧的两个孔水平并列，对称的孔(5)之间的弹性体壁两面的圆心处各贴有一个电阻应变片(6)，每一分量部的电阻应变片(6)通过导线连接组成一个测量电桥，弹性体(11)各分量部均设有使分量部形成简支梁结构的条形通孔(8)，条形通孔(8)位于两个水平并列的孔的下方。
2.根据权利要求1所述的多分量力传感器，其特征在于所述弹性体(11)与底座(3)为整体结构。
3.根据权利要求1所述的多分量力传感器，其特征在于所述弹性体(11)的各分量部之间有用于隔离各分量的间隙(7)，该间隙贯穿底座(3)形成穿孔。
4.根据权利要求1所述的多分量力传感器，其特征在于所述弹性体(11)的分量部等分360°圆。
5.根据权利要求1所述的多分量力传感器，其特征在于所述弹性体(11)的各分量部的长度相等。
6.根据权利要求1所述的多分量力传感器，其特征在于所述弹性体(11)的底座(3)下端有用于定位的圆形台阶。
7.根据权利要求1所述的多分量力传感器，其特征在于所述各分量部的上端面设置的受力点(1)至弹性体(11)中心的距离相等，受力点对应于对称的四个孔(5)之间。
8.根据权利要求1所述的多分量力传感器，其特征在于所述对称的孔(5)之间的弹性体壁在圆周均布有四个通孔(4、10)。
专利摘要本实用新型公开了一种多分量力传感器，在圆环形外壳内连接一个至少有三个分量部的弹性体，弹性体各分量部的上端面均设有一个受力点，受力点下方对称地设有四个使弹性体壁厚减小的横向孔，每一侧的两个孔水平并列，对称的孔之间的弹性体壁两面的圆心处各贴有一个电阻应变片，每一分量部的电阻应变片通过导线连接组成一个测量电桥，弹性体各分量部均设有使分量部形成简支梁结构的条形通孔，条形通孔位于两个水平并列的孔的下方。本实用新型结构简单，能对多个受力点同时测量，而且测量准确，性能可靠，并且也可用于对冲压力、挤压力等分布力、多点力的测量。
文档编号G01N3/00GK2881576SQ20052000992
公开日2007年3月21日 申请日期2005年9月10日 优先权日2005年9月10日
发明者邹兆丰, 陈柯行, 曹久大, 叶锦成 申请人:重庆建设摩托车股份有限公司